盐碱胁迫下液态有机肥对燕麦种子萌发及植株生长的影响

赵远征 ，黄再婧 ，王 鑫 ，谢 阳 ，蓝春浩 ，王 东

（1.内蒙古农业大学 园艺与植物保护学院，内蒙古 呼和浩特 010018；2.内蒙古自治区农牧业科学院 植物保护研究所，内蒙古 呼和浩特 010031；3.江苏太古合一环境管理有限公司，江苏 昆山 215321）

土壤盐碱化是指土壤中盐或碱的含量远超植物正常生命活动所需要的量，从而直接对植物生长造成抑制或危害的现象。植物响应盐胁迫是一个错综复杂的过程[1]，盐碱胁迫是阻碍作物正常生长发育的重要因素，其影响仅次于干旱胁迫[2]。土壤盐碱化是人类面临的世界性问题，严重威胁着我国的生态环境及粮食安全，已成为限制作物产量和品质提高的主要非生物逆境之一。据统计，我国盐渍土总面积约为3 600 万hm2，耕地中盐渍土面积达920.9 万hm2，盐渍土总面积占全国可利用土地面积的4.88%，占全国耕地面积的6.62%[3-4]。由于政策的改革和科技发展，改良并利用盐碱地使之成为耕地对保障我国粮食安全、促进农业可持续发展和改善生态环境具有重要意义[5]。

目前人们采取了许多方法来改良盐碱地，其中，生物改良盐碱地被认为是绿色环保、行之有效的措施。近年来研究表明，施用有机肥具有促进植物在盐碱胁迫条件下生长、改良土壤等作用。施肥可以有效满足作物生长养分需求和提高产量，但化肥的滥用和过量使用，不仅导致土壤板结、肥力和理化性质下降，还会导致生态环境出现一系列问题[6]。因此，防止过度依赖和过量施用化肥，而通过增施有机肥替代化肥，是改良土壤、提高作物产量和维持生态平衡的重要途径[7]。大量研究表明，增施有机肥不仅可以使土壤肥力得到提升，而且可以调节土壤微生物群落结构和土壤理化性质[8]，继而改善植物根际环境，促进作物健康生长，最终实现增产增收[9]。温延臣等[10]研究发现，相较于单施化肥，连续3 a 利用有机肥部分替代化肥后，土壤中有机质含量和全氮指标显著升高。吕品[11]研究表明，增施有机肥可调节盐碱土，促进其脱盐，并防止返盐。杨明等[12]研究表明，通过施用有机肥土壤pH 显著下降，盐基离子组分也变化明显，且氮、磷、钾、有机质含量等显著提高，揭示了有机肥改良苏打盐碱土的效果。而且长期施用有机肥可改变土壤粒级组成，促进土壤团粒结构的形成[13]。周伟红[14]则研究表明，增施有机肥可以促进土壤容重降低、孔隙度增大、透水性增强、盐分淋洗下移。目前，相较于液态有机肥来说，针对固态有机肥的相关研究较多。其实，液态有机肥在平衡肥料补给和促进作物吸收方面优势更为明显，可大大提高有机肥的利用率[15]。植物会通过调节自身生理生化等代谢活动来应对盐碱胁迫，根的生长情况和活力直接反映植物生长状况[16]，同时一些植物酶活性高低变化也反映了植物抗逆过程，如叶片中抗坏血酸过氧化物酶、过氧化氢酶、超氧化物歧化酶、过氧化物酶等显著升高以应对逆境变化[17-19]；同时植物体内的脯氨酸和可溶性糖等物质含量的变化也可作为反映植物抗逆的重要生理指标[20-21]。

本研究通过在中度盐碱胁迫下，设置不同施肥处理进行燕麦种子萌发试验和盆栽试验，研究液态有机肥对燕麦种子萌发、植株生长的影响，并对不同处理下的燕麦植株和土壤分别进行酶活力测定和土壤理化性质分析，旨在为液态有机肥施用在促进作物生长、提高抗逆性、改良土壤等作用提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料

将土壤、蛭石、营养土按体积比1∶1∶1 混合作为供试土壤。供试燕麦品种为白燕2 号，由乌兰察布市农林科学研究所提供。供试液态有机肥（LOF，总氮0.62%、磷P2O50.29%、钾K2O 1.64%）由江苏太古合一环境管理有限公司提供。供试化肥为磷酸二铵，由内蒙古自治区农牧业科学院提供。供试盐碱胁迫溶液为按比例配制pH 值为8.55 的混合盐碱溶液，成分含量分别为0.3% NaCl、2.7% Na2SO4、2.7% NaHCO3、0.3% Na2CO3。

乙醇、氯化钠、氢氧化钠、硫酸钠、碳酸钠、碳酸氢钠等，购于天津市凯通化学试剂有限公司。

1.2 种子萌发试验

挑取饱满燕麦种子，将其进行表面消毒处理，用2%的次氯酸钠表面消毒30 s，再用75%的乙醇表面消毒2 min，无菌水冲洗干净。将种子在无菌条件下分别在不同施肥处理条件的溶液中浸泡8 h。试验共设5 个施肥处理，分别为：16%LOF.取50 mL离心管，加入8 mL 液态有机肥后用纯净水定容至50 mL；48%LOF.取50 mL 离心管，加入24 mL 液态有机肥后用纯净水定容至50 mL；80%LOF.取50 mL 离心管，加入40 mL 液态有机肥后用纯净水定容至50 mL；化肥（CF1）.取50 mL 离心管，加入磷酸二铵17 g 后用纯净水定容至50 mL，摇匀；对照.50 mL 纯净水。在无菌培养皿中，利用盐碱胁迫液浸湿纸床来模拟中度盐碱胁迫环境进行试验，纸床使用保水性和吸水性效果好的无菌滤纸。每处理组30 粒燕麦种子，重复3 次，于室温下培养7 d 测定其发芽率、根长、茎长。

1.3 盆栽试验

种子处理同1.2。试验共设置5 个施肥处理，16%LOF、48%LOF、80%LOF 处理配制方式同1.2，化肥（CF2）处理按照焦彦强等[22]的研究结果，即1 kg 土中加入磷酸二铵6 g，以50 mL 纯净水为对照，各处理均设3 次重复，每个花盆里种30 粒燕麦种子。每个培养盆土壤为1 kg，将盐碱胁迫液加入土壤2 d 后，将各处理50 mL 溶液加入盐碱土中，每隔1 d浇灌一次盐碱胁迫液，每次500 mL。每日记录燕麦出苗数及株高，第4 天测定发芽势，第7 天测定发芽率，20 d 后测定根长、茎粗，每处理随机选取5 株测定鲜质量和干质量；随即收获进行根活性和植株叶片酶活力测定。

根系活性还原强度测定按照根的活力检测试剂盒（北京索莱宝科技有限公司）说明书严格进行。抗坏血酸过氧化物酶（APX）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）、超氧化物歧化酶（SOD）的活性测定均按照检测试剂盒（上海优选生物科技有限公司）的说明书严格进行操作。脯氨酸（PRO）、丙二醛（MDA）、可溶性糖含量均按照相应的检测试剂盒（上海优选生物科技有限公司）说明书严格进行测定。

1.4 土壤理化性质测定

盆栽试验20 d 后收集土壤样品，将所收集土样风干、研磨过筛后，将土和水按照1∶5 的比例置于250 mL 干燥三角瓶中，充分振荡5 min 后过滤2 次移至干燥容器中，使用台式pH 计进行pH 值测定。采用碳酸氢钠/氟化钠盐酸浸提，钼锑抗比色法测定土壤速效磷含量；采用乙酸铵浸提火焰光度计法测定速效钾含量；采用碱解扩散法测定碱解氮含量；采用电极法测定电导率。

1.5 数据分析

试验数据利用Excel 软件进行整理，利用SPSS 25.0 软件采用Duncan 氏新复极差法进行差异性检验（P＜0.05）。

2 结果与分析

2.1 中度盐碱胁迫下施肥对燕麦种子的影响

由图1 和表1 可知，中度盐碱溶液胁迫下，各施肥处理与CK 相比，均提高了燕麦种子发芽率，并促进根长和茎长生长。其中，80%液态有机肥处理的效果最好，其燕麦发芽率、根长、茎长分别较CK 增加了39.4%、41.0%、51.3%。

表1 中度盐碱胁迫下施肥对燕麦种子发芽率、根长、茎长的影响Tab.1 Effect of fertilization on seed germination rate，root length， and stem length of oat under moderate saline-alkali stress

图1 中度盐碱胁迫下施肥对燕麦种子萌发的影响Fig.1 Effect of fertilization on oat seed germination under moderate saline-alkali stress

2.2 中度盐碱胁迫下施肥对燕麦生长指标的影响

从表2 可以看出，在中度盐碱胁迫下，与CK 相比，各处理组均具有明显的促生效果，发芽率和发芽势均高于CK。在中度盐碱胁迫下，48%、80%液态有机肥处理的出苗率均显著高于其他处理（P＜0.05），分别较CK 提高了40.1% 和42.3%；16%、48%、80% 液态有机肥处理和化肥处理的发芽势较CK 分别显著提高40%、150%、160%、140%（P＜0.05）。

表2 中度盐碱胁迫下施肥对燕麦发芽率、发芽势的影响Tab.2 Effect of fertilization treatments on oat germination rate and germination potential under moderate saline-alkali stress %

由表3 可知，在第5 天，化肥处理的株高显著高于其他处理（P＜0.05），较CK 提高了32.4%；但在第8 天后48%、80%液态有机肥处理的株高显著高于化肥处理和CK，其中，80%液态有机肥处理在第8、10、15、20 天的促生效果最好，较CK 株高分别提高45.5%、63.5%、51.0%、54.9%。

表3 中度盐碱胁迫下施肥对燕麦株高的影响Tab.3 Effect of fertilization on oat plant heigt under moderate saline-alkali stress cm

由表4 可知，在中度盐碱胁迫下，80%液态有机肥处理的根长、茎粗、鲜质量和干质量均显著高于其他处理（P＜0.05），且分别比CK 提高36.8%、85.7%、30.4%、66.7%。

表4 中度盐碱胁迫下施肥对燕麦生长指标的影响Tab.4 Effect of fertilization on oat growth indexes under moderate saline-alkali stress

2.3 中度盐碱胁迫下施肥对燕麦生理生化的影响

中度盐碱胁迫下施肥对燕麦根系活性还原强度的影响如图2 所示。

图2 中度盐碱胁迫下施肥对燕麦根系活性还原强度的影响Fig.2 Effect of fertilization on reduction intensity in oat roots under moderate saline-alkali stress

由图2 可知，各处理组与CK 相比，根系活性还原强度均有所提高，液态有机肥3 个处理对燕麦根活性的影响效果明显，16%、48%、80%液态有机肥处理的根系活性还原强度分别比CK 显著提高了10.4%、17.6%、22.1%（P＜0.05）。

由表5 可知，各处理组的叶片APX 活性与CK相比均显著提高（P＜0.05），其中，48%、80%液态有机肥处理组分别比CK 提高33.2%和87.1%。各处理组叶片POD、CAT、SOD 活性与CK 相比均显著提高（P＜0.05），其中，16%、48%、80%液态有机肥处理的POD 活性分别比CK 提高了26.3%、31.5%、45.6%，CAT 活性分别比CK 提高了4.9%、13.2%、19.5%，SOD 活性分别比CK 提高20.9%、33.3%、72.6%。

表5 中度盐碱胁迫下施肥对植株叶片酶活性的影响Tab.5 Effect of fertilization on plant leaves enzyme activity under moderate saline-alkali stress U/g

由表6 可知，各处理组叶片脯氨酸含量、可溶性糖含量与CK 相比均显著提高（P＜0.05），其中，16%、48%、80%液态有机肥处理的脯氨酸含量分别比CK 提高了5.3%、18.6%、39.1%，可溶性糖含量分别比CK 提高了13.0%、67.4%、125.0%；各处理组叶片MDA 含量与CK 相比均显著下降（P＜0.05），其中，16%、48%、80%液态有机肥处理的MDA 含量分别比CK 降低了21.4%、31.9%、52.3%。

2.4 中度盐碱胁迫下不同施肥对土壤pH 的影响

从图3 可以看出，收获期各处理pH 均显著低于播种前的pH，其中，收获期各液态有机肥处理的土壤pH 均显著低于对照组和化肥处理组的土壤pH，说明液态有机肥具有一定的改良碱性土壤的作用。

图3 中度盐碱胁迫下施肥对土壤pH 的影响Fig.3 The effect of fertilization treatments on soil pH under moderate saline-alkali stress

由图4 可知，化肥处理的电导率最高，而各液态有机肥处理中80%液态有机肥的电导率略低于CK，比CK 降低了8.2%，48%液态有机肥处理的电导率与CK 间没有差异，16%液态有机肥处理的电导率略高于CK。整体上说明，液态有机肥的施入并未显著改变土壤溶液中的总离子浓度，相较于化肥来说，对于土壤环境更为友好。

图4 中度盐碱胁迫下施肥对土壤电导率的影响Fig.4 The effect of fertilization treatments on soil conductivity under moderate saline-alkali stress

2.5 中度盐碱胁迫下施肥对土壤速效磷、速效钾、碱解氮的影响

由表7 可知，化肥处理后的土壤中速效磷和碱解氮含量显著高于其他处理和对照（P＜0.05）；但48%、80%液态有机肥处理组的速效钾含量较高，均显著高于化肥组和对照组（P＜0.05），且随着稀释浓度升高而增高。80%液态有机肥和化肥处理组的速效磷均与对照间差异显著（P＜0.05），分别较CK 提高了22.5% 和1 691%；16%、48%、80%液态有机肥和化肥处理组的碱解氮、速效钾均与对照间差异显著（P＜0.05），碱解氮较对照分别提高了52.5%、81.5%、30.1%、83.8%；速效钾较对照分别提高了48.3%、184%、519%、98.9%。

3 结论与讨论

本研究的种子萌发和盆栽试验表明，施用液态有机肥能够促进燕麦种子萌发和植株生长，80%液态有机肥处理与化肥施用和对照相比，显著提高了燕麦种子萌发和植株生长；施用有机肥能够显著提高植物长势，如有学者发现，施用有机肥可显著提高棉花和木薯的长势[23-24]，与本研究结果较为一致。

有研究发现，在盐碱胁迫下，施用有机肥能够提高植物抗逆能力，通过改变细胞的渗透调节物质含量如脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白等来提高细胞渗透势，或通过提高过氧化物酶、过氧化氢酶、超氧化物歧化酶的活性来提高抗逆性[25-26]。本研究中，液态有机肥施用后植物根系活性还原强度、叶片中抗坏血酸过氧化物酶、过氧化物酶、过氧化氢酶、超氧化物歧化酶的活性和脯氨酸及植物可溶性糖含量均显著提高，表明有机肥施用提高了植物应对盐碱胁迫的能力。

有机肥富含大量有益菌和作物所需微量元素，能够均衡土壤养分，促进土壤固定态元素释放，改善土壤结构[27]，有机肥的使用有利于土壤有机质的恢复和肥力的增加[28]。本研究中，液态有机肥施用后，显著降低了土壤pH 值，提高了速效钾含量，对盐碱性土壤具有一定的改良效果。48%、80%液态有机肥处理组的速效钾含量较高，均显著高于化肥和对照，且随着液态有机肥体积分数升高而增高，一般来说，土壤中速效钾含量越高，作物的生长和产量就越高；电导率测定中，液态有机肥处理与CK差异不大，且80% 液态有机肥的电导率略低于CK，说明液态有机肥的施入并未显著改变土壤溶液中的总离子浓度，相较于化肥来说，对于土壤环境更为友好。

综上所述，在中度盐碱胁迫下，液态有机肥相比于化肥能促进燕麦萌发和生长，提高植物抗逆性，提高土壤肥力，改良盐碱地土壤理化性质，在改良盐碱地促进燕麦高效种植中具有广阔前景。